2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核 課后分級(jí)演練34 原子結(jié)構(gòu)和原子核.doc

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課后分級(jí)演練(三十四) 原子結(jié)構(gòu)和原子核 【A級(jí)——基礎(chǔ)練】 1．(多選)(2017河南三市二模)以下有關(guān)近代物理內(nèi)容的敘述，正確的是 (　　) A．紫外線照射到鋅板表面時(shí)能夠發(fā)生光電效應(yīng)，當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí)，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能也隨之增大 B．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子 C．重核的裂變和輕核的聚變過(guò)程一定有質(zhì)量虧損，釋放出核能 D．氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，輻射一定頻率的光子，同時(shí)氫原子的電勢(shì)能減少，電子的動(dòng)能增大 解析：CD　由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電子的最大初動(dòng)能與光的頻率有關(guān)，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，A項(xiàng)錯(cuò)誤．盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，不能證實(shí)原子核內(nèi)部存在質(zhì)子，B項(xiàng)錯(cuò)誤． 2．(2017湖南六校聯(lián)考)關(guān)于近代物理，下列說(shuō)法中不正確的是(　　) A．光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性 B．單個(gè)氫原子從n＝4能級(jí)向較低能級(jí)躍遷時(shí)，最多可以向外輻射6種不同頻率的光子 C．在U235的裂變反應(yīng)中(U＋n→Ba＋Kr＋3n)，發(fā)生了質(zhì)量虧損，Ba144和Kr89的比結(jié)合能比U235的大，該核反應(yīng)釋放出核能 D．在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能為最強(qiáng)，α射線的電離能力最強(qiáng) 解析：B　當(dāng)大量氫原子從n＝4能級(jí)向較低能級(jí)躍遷時(shí)最多可以向外輻射6種不同頻率的光子，但單個(gè)氫原子從n＝4能級(jí)向較低能級(jí)躍遷時(shí)最多向外輻射3種不同頻率的光子，B項(xiàng)錯(cuò)誤．A、C、D三項(xiàng)說(shuō)法符合事實(shí)．故選B. 3．(多選)(2017梅州一模)關(guān)于天然放射現(xiàn)象，以下敘述正確的是(　　) A．若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期將變大 B．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶訒r(shí)產(chǎn)生的 C．在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，α射線的電離能力最強(qiáng) D．鈾核(U)衰變?yōu)殂U核(Pb)的過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)8次α衰變和6次β衰變 解析：CD　半衰期的時(shí)間與元素的物理狀態(tài)無(wú)關(guān)，若使某放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期不變，故A錯(cuò)誤；β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的，故B錯(cuò)誤；在α、β、γ這三種射線中，γ射線的穿透能力最強(qiáng)，α射線的電離能力最強(qiáng)，故C正確；鈾核(U)衰變?yōu)殂U核(Pb)的過(guò)程中，每經(jīng)過(guò)一次α衰變質(zhì)子數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)少4；而每經(jīng)過(guò)一次β衰變質(zhì)子數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變；由質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒，可知要經(jīng)過(guò)8次α衰變和6次β衰變，故D正確． 4．(2017河南南陽(yáng)模擬)玻爾認(rèn)為，圍繞氫原子核做圓周運(yùn)動(dòng)的核外電子，軌道半徑只能取某些特殊的數(shù)值，這種現(xiàn)象稱(chēng)為軌道的量子化．若離核最近的第一條可能的軌道半徑為r1，則第n條可能的軌道半徑為rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中n叫量子數(shù)．設(shè)氫原子的核外電子繞核近似做勻速圓周運(yùn)動(dòng)形成的等效電流，在n＝3狀態(tài)時(shí)其大小為I，則在n＝2狀態(tài)時(shí)等效電流為(　　) A.I B.I C.I D.I 解析：C　根據(jù)k＝mr解得T＝2π，n＝2和n＝3軌道半徑之比為4∶9，則n＝2和n＝3兩個(gè)軌道上的周期之比為8∶27，根據(jù)I＝知，電流之比為27∶8，所以n＝3狀態(tài)時(shí)其強(qiáng)度為I，則n＝2狀態(tài)時(shí)等效電流為I，C正確． 5．(2017唐山調(diào)研)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)原來(lái)靜止的C原子核，它放出的粒子與反沖核的徑跡是兩個(gè)相內(nèi)切的圓，圓的直徑之比為7∶1，那么碳14的衰變方程應(yīng)為(　　) A.C→e＋B B.C→He＋Be C.C→H＋B D.C→ e＋N 解析：D　靜止的放射性原子核發(fā)生了衰變放出粒子后，新核的速度與粒子速度方向相反，放出的粒子與新核所受的洛倫茲力方向相同，根據(jù)左手定則判斷粒子與新核的電性關(guān)系，即可判斷發(fā)生了哪種衰變．即可根據(jù)電荷數(shù)守恒及質(zhì)量數(shù)守恒寫(xiě)出核反應(yīng)方程式． 6．(多選)如圖甲所示，國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)2007年2月15日公布了核輻射警示新標(biāo)志，新標(biāo)志為黑框紅底三角，內(nèi)有一個(gè)輻射波標(biāo)記：一個(gè)骷髏頭標(biāo)記和一個(gè)逃跑的人形．核輻射會(huì)向外釋放3種射線：α射線帶正電，β射線帶負(fù)電，γ射線不帶電．現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)原子核，原來(lái)都靜止在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其中一個(gè)核放出一個(gè)α粒子，另一個(gè)核放出一個(gè)β粒子，得出圖乙所示的4條徑跡，則(　　) A．磁場(chǎng)的方向一定垂直于紙面向里 B．甲核放出的是α粒子，乙核放出的是β粒子 C．a(chǎn)為α粒子的徑跡，d為β粒子的徑跡 D．b為α粒子的徑跡，c為β粒子的徑跡 解析：BD　衰變過(guò)程中滿(mǎn)足動(dòng)量守恒，粒子與新核的動(dòng)量大小相等，方向相反．據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)不難分析：若軌跡為外切圓，則為α衰變；若軌跡為內(nèi)切圓，則為β衰變．又由R＝知半徑與電荷量成反比，B、D正確． 7．原子從一個(gè)高能級(jí)躍遷到一個(gè)較低的能級(jí)時(shí)，有可能不發(fā)射光子．例如在某種條件下，鉻原子的n＝2能級(jí)上的電子躍遷到n＝1能級(jí)上時(shí)并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n＝4能級(jí)上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)，以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子．已知鉻原子的能級(jí)公式可簡(jiǎn)化表示為En＝－，式中n＝1,2,3，……表示不同能級(jí)，A是正的已知常數(shù)，上述俄歇電子的動(dòng)能是(　　) A.A B.A C.A D.A 解析：C　先計(jì)算鉻原子的n＝2能級(jí)上的電子躍遷到n＝1能級(jí)上時(shí)應(yīng)釋放的能量：ΔE＝E2－E1＝－＋A＝A.n＝4能級(jí)上的電子要電離所需的能量E4＝A，則n＝4能級(jí)上的電子得到ΔE的能量后，首先需要能量使之電離，然后多余的能量以動(dòng)能的形式存在，所以Ek＝ΔE－E4＝ A，選項(xiàng)C正確． 8．(2017安徽江南十校聯(lián)考)(U)經(jīng)過(guò)m次α衰變和n次β衰變變成鉛核(Pb)，關(guān)于該過(guò)程，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．m＝5，n＝4 B．鈾核(U)的比結(jié)合能比鉛核(Pb)的比結(jié)合能小 C．衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和小于鈾核(U)的結(jié)合能 D．鈾核(U)衰變過(guò)程的半衰期與溫度和壓強(qiáng)有關(guān) 解析：B　原子核衰變時(shí)質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒，235＝4m＋207,92＝82＋2m－n，兩式聯(lián)立解得：m＝7，n＝4，A項(xiàng)錯(cuò)誤．衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和大于鈾核(U)的結(jié)合能，C錯(cuò)誤．半衰期由原子核內(nèi)部自身的因素決定，與溫度和壓強(qiáng)無(wú)關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 9．(多選)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5 700年．已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變；生命活動(dòng)結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減少．現(xiàn)通過(guò)測(cè)量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．該古木的年代距今約5 700年 B．12C、13C、14C具有相同的中子數(shù) C．14C衰變?yōu)?4N的過(guò)程中放出β射線 D．增加樣品測(cè)量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變 解析：AC　古木樣品中14C正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，可知時(shí)間正好是5 700年，A正確.12C中子數(shù)為6，13C中子數(shù)為7，14C中子數(shù)為8，B錯(cuò)誤．與14N相比，質(zhì)量數(shù)一樣而質(zhì)子數(shù)少一個(gè)，可知發(fā)生的是β衰變，C正確．半衰期與外界環(huán)境無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤． 10．原子核U經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍薚h，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍薖a再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍薝.放射性衰變①、②和③依次為 (　　) A．α衰變、β衰變和β衰變 B．β衰變、β衰變和α衰變 C．β衰變、α衰變和β衰變 D．α衰變、β衰變和α衰變 解析：A　衰變過(guò)程中電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒，由題意可得衰變方程分別為U→Th＋He，Th→Pa＋e，Pa→U＋e，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤． 【B級(jí)——提升練】 11．(多選)根據(jù)玻爾理論，推導(dǎo)出了氫原子光譜譜線的波長(zhǎng)公式：＝R(－)，m與n都是正整數(shù)，且n>m.當(dāng)m取定一個(gè)數(shù)值時(shí)，不同數(shù)值的n得出的譜線屬于同一個(gè)線系．如：m＝1，n＝2、3、4、…組成的線系叫賴(lài)曼系，m＝2，n＝3、4、5、…組成的線系叫巴耳末系，則(　　) A．賴(lài)曼系中n＝2對(duì)應(yīng)的譜線波長(zhǎng)最長(zhǎng) B．賴(lài)曼系中n＝2對(duì)應(yīng)的譜線頻率最大 C．巴耳末系中n＝3對(duì)應(yīng)的譜線波長(zhǎng)最長(zhǎng) D．巴耳末系中，n＝3對(duì)應(yīng)的譜線的光子能量最小 E．賴(lài)曼系中所有譜線頻率都比巴耳末系譜線頻率大 解析：ACD　在賴(lài)曼系中m＝1，n＝2、3、4、…，利用氫原子光譜譜線的波長(zhǎng)公式＝R(－)可知n值越大，波長(zhǎng)λ就越短，頻率f就越大，則A正確，B錯(cuò)誤；在巴耳末系中m＝2，n＝3、4、5、…，利用氫原子光譜譜線的波長(zhǎng)公式＝R(－)可知，n值越大，波長(zhǎng)λ就越短，頻率f就越大，光子能量就越大，則C正確，D正確；由公式可判斷，賴(lài)曼系中與巴耳末系中的波長(zhǎng)相比可以小也可以大，那么頻率可以大也可以小，所以E錯(cuò)誤． 12．(多選)(2017湖北七市三月聯(lián)考)如圖所示是氫原子的能級(jí)圖，大量處于n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，一共可以輻射出10種不同頻率的光子．其中萊曼系是指氫原子由高能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)釋放的光子，則(　　) A．10種光子中波長(zhǎng)最短的是從n＝5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的 B．10種光子中有4種屬于萊曼系 C．使n＝5能級(jí)的氫原子電離至少要0.85 eV的能量 D．從n＝2能級(jí)躍遷到基態(tài)釋放光子的能量等于從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)釋放光子的能量 解析：AB　由n＝5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的光子能量最大，頻率最高，波長(zhǎng)最短，A項(xiàng)正確.5→1、4→1、3→1和2→1躍遷時(shí)釋放的4種光子屬于萊曼系，B項(xiàng)正確．使n＝5能級(jí)的氫原子電離至少要0.54 eV的能量，C項(xiàng)錯(cuò)誤．從n＝2能級(jí)躍遷到基態(tài)釋放光子的能量為－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)釋放光子的能量為－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 13．目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素．比如，有些含有鈾、釷的花崗巖等巖石會(huì)釋放出放射性惰性氣體氡，而氡會(huì)發(fā)生放射性衰變，放射出α、β、γ射線，這些射線會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變及呼吸道等方面的疾?。鶕?jù)有關(guān)放射性知識(shí)可知，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．氡的半衰期為3.8天，若取4個(gè)氡原子核，經(jīng)7.6天后就剩下一個(gè)原子核了 B．β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子所產(chǎn)生的 C．γ射線一般伴隨著α或β射線產(chǎn)生，在這三種射線中，α射線的穿透能力最強(qiáng)，電離能力最弱 D．發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與原來(lái)的原子核相比，中子數(shù)減少了4 解析：B　半衰期遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)單個(gè)或少數(shù)原子核是沒(méi)有意義的，A錯(cuò)誤．根據(jù)3種射線的特性及衰變實(shí)質(zhì)可知B正確，C、D錯(cuò)誤． 14．1930年英國(guó)物理學(xué)家考克饒夫和瓦爾頓建造了世界上第一臺(tái)粒子加速器，他們獲得了高速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子，用來(lái)轟擊靜止的鋰7(Li)原子核，形成一個(gè)不穩(wěn)定的復(fù)合核后分解成兩個(gè)相同的原子核． (1)寫(xiě)出核反應(yīng)方程； (2)已知質(zhì)子的質(zhì)量為m，初速度為v0，反應(yīng)后產(chǎn)生的一個(gè)原子核速度大小為v0，方向與質(zhì)子運(yùn)動(dòng)方向相反，求反應(yīng)后產(chǎn)生的另一個(gè)原子核的速度以及反應(yīng)過(guò)程中釋放的核能(設(shè)反應(yīng)過(guò)程釋放的核能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能)． 解析：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒，則有 Li＋H→2He (2)由動(dòng)量守恒定律得mv0＝4m(－v0)＋4mv 解得v＝v0 釋放的核能為 ΔE＝4mv2＋4m(v0)2－mv 解得ΔE＝mv. 答案：(1)Li＋H→2He　(2)v0　mv 15．(2017銀川模擬)盧瑟福用α粒子轟擊氮核時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)子．發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：N＋He―→O＋H.已知氮核質(zhì)量為mN＝14.007 53 u，氧核質(zhì)量為mO＝17. 004 54 u，氦核質(zhì)量為mHe＝4.003 87 u，質(zhì)子(氫核)質(zhì)量為mp＝1.008 15 u．(已知：1 uc2＝931 MeV，結(jié)果保留2位有效數(shù)字)求： (1)這一核反應(yīng)是吸收能量還是放出能量的反應(yīng)？相應(yīng)的能量變化為多少？ (2)若入射氦核以v0＝3107 m/s的速度沿兩核中心連線方向轟擊靜止氮核．反應(yīng)生成的氧核和質(zhì)子同方向運(yùn)動(dòng)，且速度大小之比為1∶50.求氧核的速度大?。? 解析：(1)由Δm＝mN＋mHe－m0－mP得： Δm＝－0.001 29 u. 所以這一核反應(yīng)是吸收能量的反應(yīng)， 吸收能量ΔE＝|Δm|c2＝0.001 29 uc2≈1.2 MeV. (2)由動(dòng)量守恒定律可得： mHev0＝mOv氧＋mPvP 又v氧∶vP＝1∶50， 可解得：v氧≈1.8106 m/s. 答案：(1)吸收能量　1.2 MeV　(2)1.8106 m/s